KR101629519B1

KR101629519B1 - 셀룰러 통신 시스템의 셀간 간섭 제어를 위해 자원 할당을 스케줄링하는 방법 및 장치와 그 기지국

Info

Publication number: KR101629519B1
Application number: KR1020100006223A
Authority: KR
Inventors: 문준; 박성우; 강승원; 권호중; 윤순영
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2010-01-22
Filing date: 2010-01-22
Publication date: 2016-06-14
Also published as: JP2011151779A; JP5491349B2; US8543123B2; WO2011090253A1; KR20110086470A; US20110183679A1

Abstract

본 발명은 주파수 재사용률이 1인 셀룰러 통신 시스템의 기지국에서 셀간 간섭 제어 방법 및 장치에 대한 것으로서, 본 발명에 따라 셀간 간섭 제어를 위해 자원 할당을 스케줄링하는 장치는 다수의 인접 셀들의 기지국들로부터 스케줄링 정보를 수신하고, 상기 수신된 인접 셀들의 스케줄링 정보를 이용하여 자기 셀의 상기 자원 할당을 위한 비트맵 정보를 포함하는 스케줄링 정보를 생성하는 비트맵 생성부; 및 상기 비트맵 생성부로부터 전달된 스케줄링 정보와 상기 자기 셀내 단말들의 전력 할당 정보를 근거로 상기 자기 셀내 단말들에 대한 상기 자원 할당을 스케줄링하는 스케줄러를 포함한다.

Description

셀룰러 통신 시스템의 셀간 간섭 제어를 위해 자원 할당을 스케줄링하는 방법 및 장치와 그 기지국{METHOD AND APPARATUS FOR SCHEDULING RESOURCE ALLOCATION TO CONTORL INTER-CELL INTERFERENCE IN A CELLULAR COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 셀룰러 통신 시스템에서 간섭 제어 방법 및 장치에 대한 것으로서, 특히 주파수 재사용률이 1인 셀룰러 통신 시스템의 기지국에서 셀간 간섭 제어 방법 및 장치에 대한 것이다.

최근 차세대 이동통신 시스템의 발전에 따라, 주파수 전송 효율(spectral efficiency) 을 높이는 기술이 다방면으로 연구중이다. 셀룰러 시스템의 주파수 전송 효율은 주파수 재사용율이 1일 경우에 극대화됨이 널리 알려져 있다. 그러나 셀룰러 통신 시스템에서 주파수 재사용율이 1일 경우 동일한 주파수 채널이 모든 기지국에서 재사용되므로 셀간 간섭이 생긴다. 특히 데이터 요구량이 많은 도심 지역에서는 셀 크기가 소형화 됨에 따라, 셀간 간섭 문제가 심각해 진다.

이 경우 기지국들이 송신 전력을 높이더라도, 셀간 간섭도 같이 커져서 시스템의 용량이 늘어나지 않는 간섭 제한(Interference-limited) 환경이 된다. 이러한 간섭 제한 환경에서 주파수 효율을 높이기 위해서는 셀간 간섭을 효과적으로 제어하는 것이 중요하다.

상기 셀간 간섭은 각 기지국에서 전송하는 전력/자원 할당 패턴과 밀접한 관계가 있다. 따라서 셀간 간섭 패턴은 각 기지국의 스케줄러에서 이용하는 자원/전력 할당 방식에 따라 달라진다. 따라서 셀간 간섭을 효과적으로 제어하기 위해서는 인접 기지국들간 자원의 스케줄링 및 할당 방식을 협력시키는 것이 중요하다. 이러한 협력을 위하여 부분 주파수 재사용(Fractional Frequency Reuse : FFR) 기술이 제안되었다. 여기서 FFR 기술은 예를 들어 하나의 셀(또는 섹터)를 두 이상의 영역으로 구분하고, 구분된 각 영역에서 주파수 재사용률을 다르게 설정하는 기술을 말한다. 예를 들어 FFR 기술이 적용되는 경우 셀 내에서 기지국에 근접된 내측 영역(예컨대, 셀 중간 지역)에서는 비교적 간섭의 영향이 적으므로 주파수 재사용률을 1로 설정하고, 셀 경계에 근접하는 외측 영역(예컨대, 셀 경계 지역)에는 간섭의 영향이 많으므로 주파수 재사용률을 1보다 큰 값으로 설정할 수 있다.

도 1은 FFR 기술을 이용하는 셀룰러 통신 시스템에서 주파수 할당 패턴의 일 예를 나타낸 도면으로서, 이는 FFR 기술을 이용하는 3 섹터 시스템에서 주파수 할당 패턴을 나타낸 것이다.

도 1을 참조하면, FFR 기술을 적용할 시 전체 주파수 자원 중 주파수 재사용률이 1인 제1 자원(110)은 인접한 3 개 섹터에서 동일한 주파수 자원을 사용하여도 셀간 간섭에 영향을 거의 받지 않는 셀 중간 지역에 위치하는 사용자들에게 주로 할당한다. 또한 전체 주파수 자원 중 예컨대, 주파수 재사용률이 3인 제2 자원(120)중에서 인접 섹터간에 겹치지 않도록 할당된 주파수 자원(121, 123, 125)은 셀간 간섭에 영향을 많이 받는 셀 경계 지역에 위치하는 사용자들에게 주로 할당한다.

이와 같은 FFR 기술을 이용하면, 셀룰러 통신 시스템에서 신호 대 간섭 및 잡음비(Signal to Interference and Noise Ratio : SINR)를 향상시킬 수 있으며, 셀 경계 지역 사용자들의 처리량(Throughput)을 향상시켜 전체적인 시스템 효율을 향상 시킬 수 있다.

그리고 도 1의 제2 자원(120)중에서 각 섹터(α-sector, β-sector, γ-sector)에 할당된 주파수 자원(121, 123, 125)을 제외한 나머지 자원은 인접 섹터의 셀 경계 사용자들에게 간섭을 주지 않도록 할당을 하지 않는다. 이와 같이 FFR 기술에서는 상기 나머지 자원을 사용하지 않게 되므로 가용한 주파수 자원이 줄어들어 평균 섹터 용량이 감소된다. 이러한 점을 보완하도록 FFR에서 사용하지 않는 상기 나머지 자원을 작은 전력을 사용하는 전력 제한 자원으로 사용함으로써 인접 섹터의 셀 경계 사용자들에게 주는 간섭을 완화시키면서 가용한 주파수 자원을 모두 사용하는 이른바 소프트(soft) FFR기술이 제안되었다.

도 2는 소프트 FFR 기술을 이용하는 셀룰러 통신 시스템에서 주파수 할당 패턴의 일 예를 나타낸 도면으로서, 도 2에서 참조 번호 210, 230은 각각 도 1에서 설명한 주파수 재사용률이 1인 제1 자원과, 주파수 재사용률이 3인 제2 자원에 대응된다. 도 2를 참조하면, 소프트 FFR 기술에서는 도 2의 제2 자원(230)중에서 각 섹터(α-sector, β-sector, γ-sector)에 할당된 주파수 자원(221, 223, 225)을 제외한 나머지 자원(222, 224, 226)은 상기 전력 제한 자원으로 할당하여 셀경계 사용자들의 처리율을 향상시키면서 평균 섹터 용량의 감소를 최소화한다.

상기한 종래 FFR 기술과 소프트 FFR기술은 인접 섹터간 주파수 할당 패턴을 설치 시에 미리 결정해 놓아야 한다. 따라서 네트워크 관리자는 네트워크 설치 시 셀 환경에 맞게 FFR을 위한 주파수 할당 패턴 및 상기한 전력 제한 자원의 제한 전력 레벨을 계획(planning)하여 설정해야 하고, 네트워크 설치 후에, 셀 환경이 변화할 경우에는 셀 계획(cell planning)을 다시 하여 주파수 패턴을 수작업으로 변경해야 하는 번거로운 작업이 필요하다.

또한 셀 환경에 변화가 없더라도, 셀 경계 지역 또는 셀 중간 지역에 사용자들이 집중되는 경우 이에 맞게 순시적으로 주파수 할당 패턴을 변화시키는 것이 필요하다. 예를 들어 셀 중간 지역에 사용자들이 집중되는 경우를 가정하면, 셀내 모든 사용자들이 간섭의 영향을 작게 받으므로 모든 주파수 자원 및 전력을 사용하여 주파수 재사용률 1로 운용하는 것이 최적일 것이다.

다른 예로 모든 사용자들이 셀 경계에 위치하는 경우를 가정하면, 셀내 모든 사용자들이 간섭의 영향을 크게 받으므로 주파수 재사용률이 1인 영역을 줄이고, 주파수 재사용률이 3인 영역을 늘여서 운용하는 것이 필요하다.

그러나 종래 FFR 기술 및 소프트 FFR 기술에서는 미리 계획(cell-planned)하여 설정된 주파수 할당 패턴을 사용하므로 순시적인 셀 환경의 변화 및/또는 사용자의 분포에 따라 적응적으로 자원 할당 패턴을 가변 하면서 셀간 간섭을 제어하는 것이 불가능하였다.

본 발명은 셀룰러 통신 시스템의 셀간 간섭 제어를 위해 효율적으로 자원 할당을 스케줄링하는 방법 및 장치와 이를 이용한 기지국을 제공한다.

또한 본 발명은 셀룰러 통신 시스템의 기지국에서 적응적으로 자원 할당 패턴을 가변 하면서 셀간 간섭을 제어하는 스케줄링 방법 및 장치와 그 기지국을 제공한다.

본 발명의 실시 예에 따른 셀룰러 통신 시스템에서 셀간 간섭 제어를 위해 자원 할당을 스케줄링하는 장치는 다수의 인접 셀들의 기지국들로부터 스케줄링 정보를 수신하고, 상기 수신된 인접 셀들의 스케줄링 정보를 이용하여 자기 셀의 상기 자원 할당을 위한 비트맵 정보를 포함하는 스케줄링 정보를 생성하는 비트맵 생성부; 및 상기 비트맵 생성부로부터 전달된 스케줄링 정보와 상기 자기 셀내 단말들의 전력 할당 정보를 근거로 상기 자기 셀내 단말들에 대한 상기 자원 할당을 스케줄링하는 스케줄러를 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따른 셀룰러 통신 시스템에서 셀간 간섭 제어를 위해 자원 할당을 스케줄링하는 방법은 다수의 인접 셀들의 기지국들로부터 스케줄링 정보를 수신하는 과정; 상기 수신된 인접 셀들의 스케줄링 정보를 이용하여 자기 셀의 상기 자원 할당을 위한 비트맵 정보를 생성하는 과정; 및 상기 생성된 비트맵 정보와 상기 자기 셀내 단말들의 전력 할당 정보를 근거로 상기 자기 셀내 단말들에 대한 상기 자원 할당을 스케줄링하는 과정을 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따른 셀간 간섭 협력(ICIC) 제어 기술을 적용하여 자원 할당을 위한 스케줄링을 수행하는 경우 주파수 재사용률이 "1"인 시스템에서 셀 경계지역 사용자들의 성능이 향상된다.

또한 본 발명에 의하면, 기존 FFR 기술과 같은 사전 셀 계획(cell-planning)이 필요 없어 시스템의 설치가 간편해지고, 셀 환경의 변화 및/또는 사용자 분포의 변화에 적응적으로 주파수/전력 할당 패턴을 변화시켜 시스템의 성능을 항상 최적화된 상태로 유지시킬 수 있다.

도 1은 FFR 기술을 이용하는 셀룰러 통신 시스템에서 주파수 할당 패턴의 일 예를 나타낸 도면,
도 2는 소프트 FFR 기술을 이용하는 셀룰러 통신 시스템에서 주파수 할당 패턴의 일 예를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 셀룰러 통신 시스템에서 셀간 간섭 제어를 수행하는 기지국 장치(300)의 구성을 나타낸 블록도,
도 4는 도 3에서 비트맵 생성부(310)의 구성을 나타낸 블록도,
도 5는 도 3에서 스케줄러(330)의 구성을 나타낸 블록도,
도 6은 LTE 시스템에서 상기 RNTP 비트맵에 따른 RB별 전력 할당의 일 예를 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 도 4의 인접 셀 집합 결정부(310a)에서 인접 셀 결정 방법을 나타낸 순서도,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따라 도 4의 비트맵 계산부(310b)에서 RNTP 비트맵을 생성하는 방법을 나타낸 순서도.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하기로 한다.

먼저 이동통신 기술 분야의 표준화 단체인 3GPP(3rd Generation Partnership Project)에서는 최근 W-CDMA 시스템의 진화 버젼인 LTE(Long Term Evolution) 시스템에서 인접 셀들간에 교환되는 정보를 이용하여 셀간 협력을 통한 이른바 셀간 간섭 협력(Inter-Cell Interference Coordination : ICIC) 제어가 가능함을 가이드 하였으며, 이하 설명될 본 발명의 실시 예는 상기 LTE 시스템에 적용될 수 있는 셀간 교환 정보를 이용한 하향링크 간섭 제어를 위한 스케줄링 방법을 제안한다. 그러나 본 발명의 실시 예는 상기 LTE 시스템은 물론 셀간 정보 교환이 가능한 각종 셀룰러 통신 시스템에 적용될 수 있다.

이를 위해 본 발명의 실시 예에서는 셀 환경 및/또는 실시간 사용자 분포를 고려하여 적응적으로 자원 할당 패턴을 변화시키는 FFR 기술을 구현하도록 인접 기지국들간에 간섭 패턴에 대한 정보를 공유하는 스케줄링 방식을 제안한다. 그리고 본 발명의 실시 예에 따라 그 할당 패턴이 가변되는 자원은 주파수 자원과 전력 자원 중 적어도 하나를 포함한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 셀룰러 통신 시스템에서 셀간 간섭 제어를 수행하는 기지국 장치(300)의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 3을 참조하면, 기지국 장치(300)는 인접 기지국(200)과 셀간 간섭 제어를 위한 스케줄링 정보를 공유하여 셀간 간섭 협력(ICIC)을 수행하도록 비트맵 생성부(310)와 스케줄러(330)를 포함한다.

도 3의 기지국 장치(300)의 구성에서 인접 기지국(200)과 사용자 단말(User Equipment : UE)(100)과 신호를 송수신하기 위한 통신 인터페이스는 공지된 인터페이스를 이용할 수 있으며, 그 상세한 설명은 생략하기로 한다. 또한 도 3에서 UE(100)와 인접 기지국(200)은 설명의 편의를 위해 각각 하나씩 도시하였으나 실제로 도 3의 기지국 장치(300)는 다수의 UE(100) 및 인접 기지국(200)과 통신하여 본 발명에 따른 셀간 간섭 제어를 위한 스케줄링을 수행한다.

도 3에서 상기 비트맵 생성부(310)는 도시되지 않은 기지국간 통신 인터페이스를 통해 적어도 하나의 인접 셀의 기지국(200)으로부터 스케줄링 정보를 수신하고, 상기 수신된 인접 셀의 스케줄링 정보와 자기 셀의 스케줄링 결과를 이용하여 자기 셀의 스케줄링 정보를 생성하고, 상기 생성된 자기 셀의 스케줄링 정보를 상기 스케줄러(330)로 전달한다. 또한 상기 비트맵 생성부(310)는 통신 인터페이스를 통해 상기 생성된 자기 셀의 스케줄링 정보를 인접 셀의 기지국(200)으로 전송한다. 여기서 상기 스케줄링 정보는 상대적 협대역 전송 전력(Ralative Narrowband Transmit Power : RNTP) 비트맵(bitmap)(이하, "RNTP 비트맵") 정보를 포함한다.

도 3에서 상기 스케줄러(330)는 상기 비트맵 생성부(310)로부터 전달된 스케줄링 정보와 자기 셀내 각 UE(100)의 전력 할당 정보를 근거로 각 UE(100)에 대한 자원 할당과 적응 변조 코딩(Adaptive Modulation Coding : AMC)을 스케줄링한다. 또한 상기 스케줄러(330)는 자기 셀내 각 UE(100)가 측정하여 보고한 인접 셀의 파일럿 수신 신호 세기(Reference Signal Received Power : RSRP)를 이용하여 상기 RNTP 비트맵의 생성을 위한 인접 셀들의 집합을 결정한다.

본 발명의 실시 예에서 셀내 각 UE(100)에 대한 자원 할당은 주파수 자원 할당과 전력 할당 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 스케줄러(330)는 인접 셀의 기지국(200)로부터 수신한 인접 셀의 스케줄링 정보를 기반으로 생성된 자기 셀의 스케줄링 정보와, 셀내 각 UE(100)의 전력 할당 정보를 이용하여 주파수 자원 및/또는 전력의 자원 할당을 스케줄링하므로 도 3의 기지국 장치(300)는 셀 환경의 변화 또는 셀내 사용자 분포의 변화에 대해 적응적으로 자원 할당 패턴을 가변하는 스케줄링을 수행할 수 있다. 도 3의 비트맵 생성부(310)와 스케줄러(330)는 또한 본 발명의 실시 예에 따라 셀간 간섭 제어를 위한 스케줄링을 수행하는 스케줄링 장치를 구성한다.

도 4는 도 3에서 비트맵 생성부(310)의 구성을 나타낸 블록도이다.

먼저 상기 비트맵 생성부(310)에서 생성되는 RNTP 비트맵은 3GPP LTE 규격에서 셀간 정보 교환 메시지내의 필드로 정의되어 있으며, 각 기지국은 그 필드 정보를 이용하여 셀간 간섭 협력(ICIC)를 수행할 수 있다. LTE 시스템의 경우 상기 RNTP 비트맵의 길이는 하향 링크에서 자원 블록(Resource Block : RB)의 개수로 정의되며 비트맵내 n 번째 비트가 '0'일 경우, n 번째 RB에 할당되는 송신 전력이 특정 전력 레벨(즉, RNTP 임계값) 이하임을 의미한다. 상기 RNTP 비트맵내 n 번째 비트가 '1'일 경우에는 RB에 할당되는 송신 전력에 어떠한 제한도 없음을 의미한다. 도 6은 LTE 시스템에서 상기 RNTP 비트맵에 따른 RB별 전력 할당의 일 예를 나타낸 것으로서, 이는 단지 설명의 편의를 위해 RB의 개수를 9개로 가정한 것이며, 실제로 LTE 시스템은 다수의 RB들을 이용할 수 있다. 도 6에서 참조 번호 601은 상기 RNTP 임계값, 603은 상기 RNTP 임계값이 적용되는 UE들에 할당되는 전력 제한 자원, 605는 상기 RNTP 임계값이 적용되지 않는 전력 비제한 자원을 각각 나타낸 것이다. 그리고 이러한 전력 제한 자원(603)과, 전력 비제한 자원(605)은 도 6과 같이 RNTP 비트맵(607)의 각 비트 값을 통해 RB별로 설정될 수 있다.

도 4를 참조하면, 상기 비트맵 생성부(310)는 인접 셀 집합 결정부(310a)와, 비트맵 계산부(310b)를 포함한다.

도 4에서 상기 인접 셀 집합 결정부(310a)는 도시되지 않은 통신 인터페이스를 통해 다수의 UE들(100-1,...,100-m)로부터 인접 셀들에 대한 수신 신호 세기(RSRP) 정보(41,...,42)를 수신하여 상기 RNTP 비트맵의 생성을 위한 인접 셀 집합을 결정한다. 상기 RNTP 비트맵 생성을 위해 상기 인접 셀 집합 결정부(310a)를 통해 결정되는 인접 셀 집합은 자기 셀내 UE들에게 간섭을 크게 줄 수 있는 주도적인(dominant) 소수의 셀들로 구성되어야 하며, 도 4의 인접 셀 집합 결정부(310a)는 이러한 인접 셀 집합을 결정한다. 상기 인접 셀 집합은 UE들이 측정하여 기지국으로 보고한 인접 셀의 파일럿 수신 신호 세기(RSRP)가 수신될 때마다 업데이트되어 결정된다.

그리고 상기 비트맵 계산부(310b)는 도 5의 ICIC 스케줄러(330b)로부터 정해진 시간(T_ICIC ms) 동안 수행되었던 스케줄링 결과(RB별 scheduled_rate : RB별로 스케줄된 평균 전송률)를 전달 받고, 상기 전달된 스케줄링 결과와 상기 인접 셀 집합 결정부(310a)에서 결정된 인접 셀 집합과 다수의 인접 셀들의 기지국들(200-1,...,200-n)로부터 수신한 스케줄링 정보(즉, RNTP 비트맵)(51, 52, ..., 53)를 이용하여 자기 셀의 RNTP 비트맵을 생성한다.

이때 도 4의 비트맵 계산부(310b)는 인접 셀 집합 결정부(310a)로부터 인접 셀 집합 정보를 수신하고, 다수의 인접 셀들의 기지국들(200-1,...,200-n) 중에서 상기 인접 셀 집합 정보에 포함되지 않은 인접 셀로부터 수신된 RNTP 비트맵(51, 52, ..., or 53)은 무시한다. 상기 생성된 자기 셀의 RNTP 비트맵은 스케줄러(330)의 입력으로 주어지고, 또한 기지국간 통신 인터페이스를 통해 인접 셀들의 기지국들(200-1,...,200-n)로 전달되어 각 기지국(200-1,...,200-n)의 자원 할당 스케줄링 시 이용된다.

그리고 도 4에서 상기 비트맵 계산부(310b)가 RNTP 비트맵을 업데이트하는 주기는 상기 정해진 시간(T_ICIC ms)과 동일하며, 상기 정해진 시간(T_ICIC ms)은 ICIC 스케줄러(330b)의 자원 할당을 위한 스케쥴링 주기(LTE 시스템의 경우 예를 들어 1ms)보다 상대적으로 긴 시간으로 설정된다.

도 5는 도 3에서 스케줄러(330)의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 5를 참조하면, 상기 스케줄러(330)는 후술할 본 발명의 전력 할당 방식에따라 UE별 전력을 할당하는 사용자 전력 할당부(330a), 그리고 도 3의 비트맵 생성부(310)로부터 전달된 RNTP 비트맵을 포함하는 스케줄링 정보와, 셀내 각 UE(100)의 전력 할당 정보를 이용하여 예컨대, 매 TTI(Transmission Time Interval)별로 본 발명에 따른 자원 할당 스케줄링을 수행하는 ICIC 스케줄러(330b)를 포함한다. LTE 시스템의 경우 상기 TTI는 1ms로 설정되지만 이는 일 예를 나타낸 것으로서, 본 발명의 실시 예에서 자원 할당을 위한 스케줄링 주기가 반드시 1ms로 제한되는 것은 아니다.

상기 사용자 전력 할당부(330a)는 각 UE(100)로부터 광대역 채널 품질 지시자(Wideband CQI)(C1)를 수신하여 각 UE(100)의 채널 환경에 따른 전력 레벨을 설정하는 방식으로 UE별 전력 레벨을 할당한다. 본 발명에서 상기 UE별 전력 레벨을 할당하는 구체적인 방식에 대해서는 후술하기로 한다. 상기 ICIC 스케줄러(330b)는 각 UE(100)로부터 부대역 채널 품질 지시자(Subband CQI)(C2)를 수신하고, 상기 설정된 UE별 전력 레벨과 상기 비트맵 생성부(310)로부터 전달된 RNTP 비트맵을 포함하는 스케줄링 정보를 이용하여 각 UE(100)에 대한 자원 할당과 적응 변조 코딩을 스케줄링한다. 상기 부대역 채널 품질 지시자(Subband CQI)(C2)는 RB들에 대한 평균 전송률(scheduled_rate)을 구하는데 이용될 수 있다. 또한 상기 평균 전송률(scheduled_rate)은 RB별로 평균화된 스케줄링 메트릭(metric) 또는 각 RB에 할당된 UE들의 상기 부대역 채널 품질 지시자(Subband CQI)(C2)들을 평균한 값을 사용할 수 있다.

상기 ICIC 스케줄러(330b)가 자원을 할당하는 방식을 설명하면, RNTP 비트맵에서 그 비트 값이 "1"로 설정된 RB의 경우 ICIC 스케줄러(330b)는 모든 UE들을 스케줄링 풀(scheduling pool)에 포함하여 스케줄링 메트릭(metric)이 최대인 UE에게 자원 할당을 수행하고, RNTP 비트맵에서 그 비트 값이 "0"으로 설정된 RB는 도 6과 같은 송신 전력 제한(603)을 만족하도록 후술할 UE별 전력 레벨(P_A)를 갖는 UE들만을 대상으로 하여 스케줄링 메트릭(metric)이 최대인 UE에게 자원 할당을 수행한다.

이하 본 발명의 실시 예에서 상기 인접 셀 집합을 결정하는 방법, RNTP 비트맵을 생성하는 방법, 그리고 UE별 전력 할당 방법에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 도 4의 인접 셀 집합 결정부(310a)에서 수행되는 인접 셀 결정 방법을 나타낸 순서도이다.

도 7을 참조하면, 701 단계에서 인접 셀 집합 결정부(310a)는 자기 셀내에서 UE들이 측정하여 보고한 인접 셀들의 RSRP들을 수신하여 테이블 정보로 저장한다. 상기 테이블 정보는 예를 들어 UE 식별자(ID), 셀 식별자(ID), RSRP가 대응되는 형태로 저장된다. 즉 UE ID#1의 단말이 셀 ID#2인 인접 셀의 파일럿 수신 신호 세기(RSRP)를 측정하여 기지국으로 보고하면, 기지국의 인접 셀 집합 결정부(310a)는 UE ID#1, 셀 ID#2, 보고된 RSRP를 대응되게 저장한다. 따라서 상기 UE가 기지국에게 RSRP를 보고하는 메시지는 적어도 UE 식별자(ID), 셀 식별자(ID), RSRP의 정보를 포함한다.

도 7의 703 단계에서 인접 셀 집합 결정부(310a)는 상기 테이블 정보로 저장된 RSRP들을 내림 차순(descending order)로 정렬하여 정렬된 테이블 정보를 생성한다. 705 단계에서 인접 셀 집합 결정부(310a)는 상기 정렬된 RSRP들 중에서 RSRP가 큰 순서로 해당 RSRP들에 대응되는 미리 정해진 개수의 인접 셀들을 중복되지 않도록 선택한다. 그리고 707 단계에서 인접 셀 집합 결정부(310a)는 상기 선택된 인접 셀들을 RNTP 비트맵의 생성을 위한 인접 셀 집합으로 결정한다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따라 도 4의 비트맵 계산부(310b)에서 RNTP 비트맵을 생성하는 방법을 나타낸 순서도로서, 도 8은 비트맵 계산부(310b)가 인접 셀들로부터 수신한 인접 셀의 스케쥴링 정보(즉, 인접 셀의 RNTP 비트맵)와 자기 셀의 스케줄링 결과(RB별 scheduled_rate : RB별로 스케줄된 평균 전송률)를 이용하여 자기 셀의 RNTP 비트맵을 생성하는 과정을 나타낸 것이다.

도 8을 참조하면, 801 단계에서 비트맵 계산부(310b)는 자원 블록(RB)의 이인덱스(RB index j)을 "1"로 초기화한 후, 803 단계에서 각 자원 블록(RB)에 대해 인접 셀 집합에 포함되어 있는 인접 셀들로부터 수신한 RNTP 비트맵들을 RB별로 확인한 후, 그 RNTP 비트맵들에서 해당 RB의 비트 값이 "0"인 RB가 하나라도 존재하는 지 확인한다. 여기서 상기 RNTP 비트맵의 길이는 RB의 개수로 정의되며 RNTP 비트맵내 j 번째 비트(1≤ j ≤ RB의 최대 개수, j는 정수)가 "0"일 경우, j 번째 RB에 할당되는 송신 전력이 특정 전력 레벨(즉, RNTP 임계값) 이하임을 의미한다. 상기 RNTP 비트맵내 j 번째 비트가 "1"일 경우에는 해당 인덱스의 RB에 할당되는 송신 전력에 어떠한 제한도 없음을 의미한다.

상기 803 단계에서 확인 결과 만약 인접 셀들의 RNTP 비트맵내 j 번째 비트가 "0"인 RB가 하나라도 존재하는 경우 비트맵 계산부(310b)는 805 단계에서 자기 셀의 RNTP 비트맵내 j 번째 비트를 "1"로 설정한다. 다시 설명하면, 비트맵 계산부(310b)는 j 번째 RB에 대해 상기 특정 전력 레벨로 전력 제한이 있는 인접 셀이 하나로도 존재하는 경우 자기 셀의 RNTP 비트맵내 j 번째 비트를 "1"로 설정하여 j 번째 RB에 대한 송신 전력 제한을 두지 않도록 한다. 이는 간섭에 영향을 주는 인접 셀 집합에 속하는 인접 셀들 중에서 적어도 하나의 셀이라도 전력 레벨 제한이 있을 경우 상대적으로 인접 셀간 간섭이 감소되기 때문이다.

807 단계에서 비트맵 계산부(310b)는 RB 인덱스 j가 시스템에서 가용한 최대 RB 개수보다 작거나 같은지 확인하여 작은 경우 809 단계로 이동하여 RB 인덱스 j를 하나 증가시킨 후, 상기 803 단계 내지 805 단계의 동작을 반복한다. 한편 상기 807 단계에서 비트맵 계산부(310b)는 RB 인덱스 j가 가용한 최대 RB 개수를 초과할 경우 비트맵 계산부(310b)는 RNTP 비트맵에서 비트 값이 설정되지 않은 RB들에 대해 RB별로 평균 전송률(scheduled_rate)을 로딩한 후, 813 단계에서 상기 평균 전송률(scheduled_rate)이 낮은 순서대로 RNTP 비트맵이 "1"로 설정되지 않은 RB들 중에서 정해진 개수의 RB들을 선택하여 RNTP 비트맵의 해당 비트들을 "0"으로 설정한다. 여기서 상기 선택되는 RB들의 개수는 전력 제한 자원으로 설정될 수 있는 RB들의 최대 개수(MaxRestrictedRB)를 의미하며, 상기 RB들의 최대 개수(MaxRestrictedRB)는 미리 정해진 값을 사용하거나 또는 셀 환경의 변화 또는 셀내 사용자 분포를 고려하여 가변되는 값을 사용할 수 있다. 이후 815 단계에서 비트맵 계산부(310b)는 RNTP 비트맵의 비트 값이 설정되지 않은 나머지 RB들의 비트 값을 모두 "1"로 설정한다.

이하 본 발명의 실시 예에 따라 도 5의 사용자 전력 할당부(330a)에서 수행되는 UE별 전력 할당 방법을 설명하기로 한다.

LTE 규격에서 UE별 송신 전력 밀도 레벨(이하, "UE별 전력 레벨")(P_A)은 예컨대, 8 레벨로 규정하고 있다. 도 5의 사용자 전력 할당부(330a)는 채널 환경에 따라 사용자의 전력 레벨을 규격에 정의된 8 레벨 중에서 하나의 레벨로 설정한다. 사용자 전력 할당 시 UE별로 설정된 변수 "filtered_wCQI"와 기지국이 내부 변수로 가지고 있는 예컨대, 8 개의 임계치 상수 wCQI_Th [0] ~ wCQI_Th [7] (wCQI_Th[0] < wCQI_Th[1] < ... < wCQI_Th[7])을 사용하여 각 UE에게 할당되는 전력을 설정한다.

상기 변수 "filtered_wCQI"는 기지국이 각 UE로부터 수신하는 광대역 채널 품질 지시자(Wideband CQI)(도 5의 C1)로부터 계산된 스펙트럼 효율(spectral efficiency)을 시간 영역에서 필터링한 값을 의미하며, UE별로 값을 갖는다. 상기 변수 "filtered_wCQI"는 기지국에 설정된 망각 인자(forgetting factor) α 를 반영하여 다음과 <수학식 1>과 같이 표현된다.

<수학식 1>

여기서 상기 wCQI는 가장 최근에 UE로부터 보고된 순시적인 wideband CQI로부터 계산된 스펙트럼 효율 값이다. 그리고 시스템에서 MIMO를 운용하여 예컨대, wCQI가 2개일 경우 2개를 더한 값이 상기 스펙트럼 효율 값이 된다.

상기 <수학식 1>을 이용하여 계산된 "filtered_wCQI" 값을 기준으로 UE별 전력 레벨(P_A)을 설정하는데, LTE 규격 기준으로 상기 UE별 전력 레벨(P_A)의 후보 값(P_A _candidate)은 예를 들어 <수학식 2>과 같이 총 8개의 값을 가질 수 있다.

<수학식 2>

P_A _candidate = {-6, -4.77, -3, -1.77, 0, 1, 2, 3} dB

그리고 본 발명의 실시 예에 따라 상기 filtered_wCQI를 상기 임계치 상수 wCQI_Th [0] ~ wCQI_Th [7]와 다음 <수학식 3>과 같이 비교하여 P_A _candidate 중에서 UE별 전력 레벨(P_A)을 설정한다.

<수학식 3>

1) 만약 filtered_wCQI < wCQI_Th[0] 이면,

P_A = P_A _candidate[7] (= 3dB)

2) 만약 wCQI_Th[k] ≤ filtered_wCQI < wCQI_Th[k+1] (k= 0, ..., 5) 이면,

P_A = P_A _candidate[6-k]

3) 만약 filtered_wCQI ≥ wCQI_Th[6] 이면,

P_A = P_A _candidate[0] (= -6dB)

상기 <수학식 3>은 상기 filtered_wCQI가 작을수록, 해당 UE가 인접 셀로부터 간섭을 크게 받아 반송파 신호 대 간섭 및 잡음 비(Carrier to Interference Noise Ratio : CINR)가 작을수록 해당 UE에게 상대적으로 높은 전력 레벨을 할당함을 의미한다. 상기한 실시 예에서는 UE별 전력 레벨을 8 개의 레벨로 구분하여 할당하는 방식을 설명하였으나, 그 전력 레벨의 개수는 증감될 수 있을 것이다.

Claims

셀룰러 통신 시스템에서 셀간 간섭 제어를 위해 자원 할당을 스케줄링하는 장치에 있어서,
다수의 인접 셀들의 기지국들로부터 스케줄링 정보를 수신하고, 상기 수신된 인접 셀들의 스케줄링 정보를 이용하여 자기 셀의 상기 자원 할당을 위한 비트맵 정보를 포함하는 스케줄링 정보를 생성하는 비트맵 생성부; 및
상기 비트맵 생성부로부터 전달된 스케줄링 정보와 상기 자기 셀내 단말들의 전력 할당 정보를 근거로 상기 자기 셀내 단말들에 대한 상기 자원 할당을 스케줄링하는 스케줄러를 포함하는 자원 할당을 스케줄링하는 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 비트맵 생성부는 상기 비트맵 정보를 생성하기 위해 상기 자기 셀내 단말로부터 상기 다수의 인접 셀들에 대한 파일럿 수신 신호 세기 정보를 수신하는 자원 할당을 스케줄링하는 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 비트맵 생성부는 상기 다수의 인접 셀들 중에서 상기 파일럿 수신 신호 세기 정보를 근거로 수신 신호 세기가 큰 순서로 정해진 개수의 인접 셀들을 선택하여 상기 비트맵 정보의 생성을 위한 인접 셀 집합을 결정하는 자원 할당을 스케줄링하는 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 비트맵 정보는 상기 인접 셀들의 파일럿 수신 신호 세기 정보를 이용하여 생성되는 상기 자기 셀의 상대적 협대역 전송 전력(Ralative Narrowband Transmit Power : RNTP) 비트맵 정보를 포함하는 자원 할당을 스케줄링하는 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 비트맵 생성부는 상기 다수의 인접 셀들로부터 수신된 RNTP 비트맵 정보와 상기 스케줄러로부터 전달된 자원 블록(RB)별 평균 전송률 정보를 이용하여 상기 자기 셀의 RNTP 비트맵을 생성하도록 더 구성되는 자원 할당을 스케줄링하는 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 스케줄러는 상기 다수의 단말들로부터 순시적인 광대역 채널 품질 지시자(Wideband CQI)를 각각 수신하여 각 단말의 채널 환경에 따른 단말별 전력 레벨을 할당하도록 더 구성되는 자원 할당을 스케줄링하는 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 스케줄러는 상기 순시적인 광대역 채널 품질 지시자로부터 계산된 스펙트럼 효율값을 시간 영역에서 필터링한 값을 이용하여 상기 단말별 전력 레벨을 할당하도록 더 구성되는 자원 할당을 스케줄링하는 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 스케줄러는 상기 필터링한 값이 작을수록 해당 단말에게 상대적으로 높은 전력 레벨을 할당하도록 더 구성되는 자원 할당을 스케줄링하는 장치.
셀룰러 통신 시스템에서 셀간 간섭 제어를 위해 자원 할당을 스케줄링하는 방법에 있어서,
다수의 인접 셀들의 기지국들로부터 스케줄링 정보를 수신하는 과정;
상기 수신된 인접 셀들의 스케줄링 정보를 이용하여 자기 셀의 상기 자원 할당을 위한 비트맵 정보를 생성하는 과정; 및
상기 생성된 비트맵 정보와 상기 자기 셀내 단말들의 전력 할당 정보를 근거로 상기 자기 셀내 단말들에 대한 상기 자원 할당을 스케줄링하는 과정을 포함하는 자원 할당을 스케줄링하는 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 비트맵 정보를 생성하는 과정은,
상기 자기 셀내 단말로부터 상기 다수의 인접 셀들에 대한 파일럿 수신 신호 세기 정보를 수신하는 과정을 포함하는 자원 할당을 스케줄링하는 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 비트맵 정보를 생성하는 과정은,
상기 다수의 인접 셀들로부터 수신된 상기 파일럿 수신 신호 세기 정보를 수신 신호 세기가 큰 순서로 정렬하는 과정; 및
상기 수신 신호 세기가 큰 순서로 상기 다수의 인접 셀들 중에서 정해진 개수의 인접 셀들을 선택하여 상기 비트맵 정보의 생성을 위한 인접 셀 집합을 결정하는 과정을 포함하는 자원 할당을 스케줄링하는 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 비트맵 정보는 상기 인접 셀들의 파일럿 수신 신호 세기 정보를 이용하여 생성되는 상기 자기 셀의 상대적 협대역 전송 전력(Ralative Narrowband Transmit Power : RNTP) 비트맵 정보를 포함하는 자원 할당을 스케줄링하는 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 비트맵 정보를 생성하는 과정은,
자원 블록(RB)별 평균 전송률 정보와 상기 다수의 인접 셀들로부터 수신된 RNTP 비트맵 정보를 이용하여 상기 자기 셀의 RNTP 비트맵을 생성하는 과정을 더 포함하는 자원 할당을 스케줄링하는 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 스케줄링하는 과정은,
상기 다수의 단말들로부터 순시적인 광대역 채널 품질 지시자(Wideband CQI)를 각각 수신하여 각 단말의 채널 환경에 따른 단말별 전력 레벨을 할당하는 과정을 더 포함하는 자원 할당을 스케줄링하는 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 스케줄링하는 과정은,
상기 순시적인 광대역 채널 품질 지시자로부터 계산된 스펙트럼 효율값을 시간 영역에서 필터링한 값을 이용하여 상기 단말별 전력 레벨을 할당하는 과정을 더 포함하는 자원 할당을 스케줄링하는 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 스케줄링하는 과정은,
상기 필터링한 값이 작을수록 해당 단말에게 상대적으로 높은 전력 레벨을 할당하는 과정을 더 포함하는 자원 할당을 스케줄링하는 방법.
셀룰러 통신 시스템에서 셀간 간섭 제어를 위해 자원 할당을 스케줄링하는 기지국 장치에 있어서,
다수의 인접 셀들의 기지국들 및 다수의 단말들과 각각 통신하기 위한 통신 인터페이스;
다수의 인접 셀들의 기지국들로부터 스케줄링 정보를 수신하고, 상기 수신된 인접 셀들의 스케줄링 정보를 이용하여 자기 셀의 상기 자원 할당을 위한 비트맵 정보를 포함하는 스케줄링 정보를 생성하는 비트맵 생성부; 및
상기 비트맵 생성부로부터 전달된 스케줄링 정보와 상기 자기 셀내 단말들의 전력 할당 정보를 근거로 상기 자기 셀내 단말들에 대한 상기 자원 할당을 스케줄링하는 스케줄러를 포함하는 기지국 장치.